Мало таких автомобилей, в которых не было бы вращающихся частей — разных колес, рычагов, барабанов. Одни вольно вращаются на собственных осях, другие прочно закреплены на валу и, вращаясь вместе с ним, передают перемещение вторым подробностям механизма. Между соприкасающимися поверхностями вращающихся подробностей: колес, валов, осей и т. д. и опор, на каковые они опираются, появляется трение. Трение мешает свободному вращению подробностей. Довольно часто это играется хорошую роль в технике, конкретно благодаря трению трудятся тормоза. Но трение имеет и отрицательные последствия — оно нагревает металл, вызывает его износ и может привести к поломке автомобили. Как бороться с ненужным трением?
Вспомните: волочить какой-либо тяжелый предмет по скользкой, мокрой глине существенно легче, чем по сухому, шероховатому асфальту. А вдруг приходится волочить по асфальту, то лучше подкладывать под предмет какие-нибудь катки. На языке техники это значит, что уменьшить трение возможно, заменив сухое трение скольжения жидкостным трением скольжения либо трением качения.
Опорные участки вала — их именуют шипами либо шейками — протачивают, шлифуют и помещают в особые опоры — подшипники, каковые разделяются на 2 подшипники группы: качения и основные подшипники скольжения.
Подшипники скольжения складываются из корпуса с отверстием и запрессованной в него втулки, а чаще — из вкладышей и разъёмного корпуса. При сборке вал кладется отшлифованными шейками на нижние половинки вкладышей и накрывается верхними половинками.
Потому, что трущиеся подробности делают в любой момент из различных материалов (валы — из тёмных металлов, вкладыши — из латуни либо другого сплава), трение существенно понижается. Но этого слишком мало. На внутренней поверхности вкладышей имеются бороздки, по которым растекается смазка. Когда вал начинает вращаться, он затягивает под шейки частицы масла. Понемногу между валом и вкладышами образуется масляная пленка, она приподнимает вал, и он вращается, уже не касаясь поверхности вкладышей. Так сухое трение заменяется жидкостным.
При громадных частотах вращения кроме того трение жидкостного скольжения приводит к сильному нагреву подшипника. Его нужно охлаждать, и эта обязанность кроме этого поручается маслу. В одних подшипниках устраивают масляную ванну, а на вал надевают кольца, каковые, вращаясь, подают свежее масло из ванны на шейку вала. В другие подшипники непрерывно подают масло при помощи особых насосов. Масло одновременно и смазывает трущиеся поверхности, и охлаждает их. Как видите, обеспечить надежную работу подшипников скольжения не так-то легко: они требуют систематического обслуживания.
Существенно надежнее и эргономичнее в эксплуатации подшипники качения. В них металлические шарики (шариковые подшипники) либо ролики (роликовые подшипники) катятся по канавкам колец, поставленных между вращающимся валом и неподвижной опорой. На преодоление трения в шариковых подшипниках тратится всего пара тысячных долей мощности, передаваемой валом. Смазывать их нужно густым маслом лишь при очередных ремонтах автомобили.
Роликовый самокат
От производимых отечественной индустрией конструкций роликовый самокат (авторы Ю. Зотов и Н. Шершаков) отличается в первую очередь колесами. В качестве шин для колес употребляются амортизаторы, каковые продаются в магазинах спорттоваров, с их помощью спортсмены тренируют кисти рук; возможно применять кроме этого и просто резиновые кольца подходящего диаметра.
По-второму сконструирована в самокате и качающаяся подвеска. В то время, когда спортсмен катится на самокате по прямой, переднее и заднее шасси расположены параллельно друг другу. Стоит ему наклонить корпус в сторону поворота и тем самым с большей силой надавить на одну из боковых сторон платформы, шасси меняют положение: переднее разворачивается в сторону поворота, заднее — в противоположную. Происходит это по причине того, что резиновые шайбы-амортизаторы, расположенные между кронштейнами подвески, сжимаются, разрешая платформе поменять положение, и самокат поворачивает.
Роликовый самокат собирают из трех главных частей: платформы, качающихся подвесок и шасси. Все размеры даны на рисунке (в миллиметрах).
Платформу 1 несложнее всего изготовить из фанеры толщиной 8—10 мм. «Внизу к платформе болтами 3 крепятся выпиленные и склеенные из оставшихся обрезков фанеры бобышки 2. Собранную платформу опиливают напильником не весьма большой насечки, зачищают наждачной бумагой и красят. Дабы ноги спортсмена не скользили, на поверхность платформы наклеивают водостойкую наждачную шкурку.
Подвеска складывается из двух кронштейнов — 5 и 6, втулки 9, амортизаторов 13, шайб 10, крепёжных 4 болтов и фиксатора с шайбами и гайками. Кронштейны 5,6 и шайбы 10 изготовлены из листовой стали толщиной соответственно 2,5 и 1 мм, втулка 9 выточена из латуни. Сгибать кронштейны эргономичнее всего в громадных тисках, причем для кронштейна 6 применяют оправку толщиной 11 мм. Первым делом просверлите отверстия под болт-фиксатор 4. Стяните им кронштейны, применяв вместо шайб амортизаторов и регулировочных-гаек древесные прокладки, так вам будет несложнее просверлить отверстия под крепёжные 9 болты и втулку. Амортизаторы 13 вырежьте из толстой резины либо из обрезка вакуумного резинового шланга.
Шасси самоката собирают из оси 7, роликов 8, распорных втулок 11, шин 12 и подшипников № 201. Оси, втулки и ролики вытачиваются на токарном станке: оси — из стали, остальные подробности — из дуралюмина либо латуни. Шины для колес, как уже было сообщено, использованы готовые.
Дабы при езде на самокате во вращающиеся узлы не попадала грязь, закройте отверстия роликов резиновыми шайбами. Собирая шасси, не забудьте заложить в подшипники густую смазку. На любой ролик наденьте по три резиновых амортизатора либо кольца.
К кронштейну 6 шасси прикрепляются болтами М6 и соответствующими им гайками.
Решая вопрос о том, какому виду подшипников дать предпочтение, нужно учитывать, что подшипники скольжения не хорошо действующий при трогании с места, пока не появилась масляная пленка (к тому же при резких толчках на валу эта пленка легко нарушается). Подшипники качения, напротив, отлично действующий при трогании с места. Но и у них имеется недочёт: они не хорошо переносят большие нагрузки, в то время, когда давление на шарики либо ролики оказывается чрезмерно громадным. Исходя из этого для каждого узла автомобили подбирается соответствующий тип подшипника.
В простых электродвигателях, в большинстве случаев, устанавливают шариковые подшипники; в редукторах подъемных кранов, в колесных парах ЖД вагонов — роликовые. А в любом автомобиле довольно много разных видов подшипников: коленчатый вал опирается на подшипники скольжения, полуоси передних колес — на шариковые, вал ведущей шестерни основной передачи — на конические роликовые и т. д.
Для замечательных авиационных двигателей, огромных прокатных станов и других автомобилей, валы которых испытывают большие и довольно часто изменяющиеся нагрузки, используют игольчатые подшипники. У них между кольцами находятся обильно смазанные узкие металлические иглы. Сперва таковой подшипник трудится как роликовый — иглы катятся по поверхности колец. При повышении скорости вала иглы перестают катиться и вместе с маслом образуют внутреннее кольцо, которое скользит между металлическими кольцами подшипника. Игольчатый подшипник сочетает преимущества подшипников скольжения и подшипников качения.
Уменьшить трение возможно и другими методами. Вы, возможно, слышали о судах на воздушной подушке. Нагнетаемый сильным вентилятором поток воздуха поступает под дне судна и формирует в том месте давление, приподнимающее судно над водой. Увлекаемое воздушным винтом, судно легко скользит по поверхности воды, как бы на воздушной подушке.
На опытах по электричеству в школе вам, возможно, приходилось видеть, как под действием магнитного поля железное кольцо приподнимается над сердечником сильного электромагнита. Оно как бы находится на невидимой магнитной подвеске.
Значит, магнитная и воздушная подушка подвеска смогут уменьшать трение в разных механизмах. Подшипники с воздушным трением применяются в маленьких воздушных (либо газовых) турбинах, приводимых в перемещение сжатым воздухом. Эти турбины имеют большие частоты вращения, нужные для прочной воздушной подушки между вращающимися опорой и частями. Тут воздушное пространство в один момент приводит в перемещение турбину, «смазывает» ее и охлаждает. Во многих государствах ведутся испытания по созданию поездов на магнитной подвеске.